Verfahren zur Innenbeschichtung von Hohlkörpern und Anlage zur Ausführung des Verfahrens

Abstract

 Um bei der Innenbeschichtung von Hohlkörpern hierzu eingesetzte Wärme effizient dorthin zu richten, wo sie auch benötigt wird, wird vorgeschlagen, an einem Arm (6) mit der Beschichtungsanordnung (5, 12, 7), über den die zu beschichtenden Hohlkörper (11) reiten, Wärmequellen (14), wie in Form von Infrarotstabstrahlern, vorzusehen. Es werden zur Optimierung der gerichteten Konzentrierung Reflektoren (18) im Bereich der Stabstrahler (14) am Arm (6) bzw. dessen Verlängerung (6a) vorgesehen. Damit wird ermöglicht, gerichtet Wärme auf die beschichtete Naht der Hohlkörper (11) zu bringen. Damit werden Verluste reduziert, d.h. der Wirkungsgrad der eingesetzten Wärmequellen (14) wesentlich verbessert.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbeschichtung von Hohlkörpern mittels Beschichtungsmediumsauftrag und unter Ausnützung den Körpern zugeführter Wärme sowie eine Anlage zu dessen Ausführung mit einem Arm, über den die Körper bewegt werden sowie mit einer Beschichtungsanordnung am Arm.

[0002] Die Probleme, die, beispielsweise bezüglich Korrosion, bei verbundenen wie verlöteten oder verschweissten Rändern von Hohlkörpern, wie von Blechzargen für die Herstellung zylindrischer Behältnisse, wie von Dosenkörpern, entstehen, sind lange bekannt. Zu deren Lösung ist es z.B. aus der CH-PS 444 632 bekannt, nachfolgend zum Verschweissen der Zargenränder eine Lötung vorzunehmen, derart, dass das über die Schweissnaht fliessende Lot einen Korrosionsschutz bewirkt. Dabei wird dort zusätzlich ins Auge gefasst, die derart kombinierte Verbindungsnaht mittels einer Sprühdüse zu besprühen, um einen weiter verbesserten Korrosionsschutz zu erzielen. Das anschliessend an die Schweissung noch mit Lot abzudeckende Blech wird zum Erzielen eines guten Lotflusses vorschlagsweise durch Vorsehen einer nicht näher spezifizierten Heizquelle aufgewärmt, insbesondere dann, wenn sich Schweissvorgang und Lötvorgang örtlich bzw. zeitlich nicht unmittelbar folgen.

[0003] Die DE-PS 714 669 schlägt ihrerseits vor, auf die noch nicht verbundenen Zargenränder einen Lackauftrag vorzusehen, die Ränder anschliessend zu verlöten, wobei der Lack so ausgewählt wird, dass die Löttemperatur zum Einbrennen des Lackes führt.

[0004] Dieses letzterwähnte Verfahren, bei welchem eine für das Verbinden der Ränder eingesetzte Energie gleichzeitig zum Einbrennen des voraufgetragenen Lackes ausgenützt wird, ist insbesondere beim Verschweissen der Ränder nicht einsetzbar, da die Schweisswärme den Lack nicht einbrennen, sondern verbrennen würde und zudem ein sauberes Verschweissen durch die Lackstörschicht beeinträchtigt würde.

[0005] Aus der DE-PS 750 056 und der EP-A- O 120 810 sind Verfahren bekannt geworden, bei denen nach dem Verbinden der Zargenränder von innen eine Schutzschicht aufgetragen wird. Diese Schutzschicht wird gemäss der EP-A-O 120 810 anschliessend eingebrannt, durch Vorsehen einer von aussen auf die fertiggestellten zylindrischen Körper einwirkenden Wärmequelle.

[0006] Als Wärmequelle können induktive Quellen, Gasheizungen oder Infrarotstrahler eingesetzt werden. Dadurch wird der ganze zylindrische Körper auf die Einbrenntemperatur gebracht, und für eine gewisse Zeit auf dieser Temperatur gehalten. Insbesondere beim Einsatz eines solchen Verfahrens auf zylindrische Körper aus blankem Blech ist eine hohe Wärmereflexion gegeben und der Wirkungsgrad solcher von aussen einwirkender Wärmequellen ist, gemessen an der zu erzielenden Einbrennwirkung, entsprechend schlecht.

[0007] Dasselbe gilt, wenn für eine Innenpulverbeschichtung der zu beschichtende Körper von aussen vorerwärmt wird, um die Haftung des von innen aufgesprühten Pulvers zu verbessern. Wird dies so realisiert, so bewirkt eine Körpererwärmung von aussen eine Erwärmung des ganzen Körpers, dessen Wärmekapazität das Uebertragen einer zu hohen Wärmemenge in den Bereich einer vorgesehenen Beschichtungsanordnung mit sich bringt, was wiederum dazu führen kann, dass die Beschichtungsanordnung und insbesondere die Sprühdüsen zu stark erwärmt werden, was zu Verpappen derartiger Auslässe führen kann.

[0008] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, an einem Ver- .fahren eingangs genannter Art die bei der Innenbeschichtung eingesetzte Wärme gezielt dort einzusetzen, wo sie auch benötigt wird.

[0009] Dies wird dadurch erreicht, dass die Körper vor und/oder nach dem Beschichtungsmediumsauftrag direkt von innen erwärmt werden.

[0010] Für eine Einbrennbeschichtung wird dabei dem Auftrag folgend, dem Körper direkt von innen die Einbrennwärme zugeführt.

[0011] Die Anlage zur Ausführung des obgenannten Verfahrens weist bezüglich der Beschichtungsanordnung stromauf-und/oder -abwärts eine Wärmequellenanordnung am Arm auf.

[0012] Sowohl durch das genannte Verfahren wie auch durch die entsprechende Anlage wird somit erzielt, dass die eingesetzte Wärme gezielt, d.h. direkt auf die Körperinnenseite gebracht wird.

[0013] Ein weiterer wesentlicher Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der vorgeschlagenen Anlage ist darin zu sehen, dass die thermische Beanspruchung der unmittelbaren äusseren Körperumgebung wesentlich geringer wird als bei herkömmlichen Verfahren mit Aufwärmen von aussen, was nebst der oben erwähnten Verbesserung des Wirkungsgrades weiter dazu führt, dass nun mindestens zwischen Beschichtungsanordnung und Einbrennwärmequellenanordnung im Bereiche der Beschichtung eine durchgehende Förderbandanordnung vorgesehen werden kann, mit mindestens einem Förderband zur Bewegung der Körper zwischen den genannten Anordnungen.

[0014] Wird die Wärme von aussen zugeführt, so muss eine allenfalls gemeinsame, zwischen Beschichtungsanordnung und _Einbrennwärmequellenanordnung vorgesehene Förderbandanordnung, wie gemäss der EP-A O 120 810, auf der der Wärmequelle und somit der Beschichtung entgegengesetzten Seite angeordnet werden, um deren thermische Beeinträchtigung durch die Wärmequelle zu verhüten und um nicht aufwendiges, thermisch resistentes Förderbandmaterial einsetzen zu müssen.

[0015] Wegen der gezielten Wärmezufuhr kann nun, wie erwähnt, das vorgesehene Förderband ohne weiteres im Beschichtungsbereich, d.h. im Bereiche der Naht, auf die Körper einwirken, die Konstruktionsfreiheit der Gesamtanlage wird somit wesentlich erhöht.

[0016] Vorzugsweise weist die Wärmequellenanordnung mindestens eine Infrarotstrahlungsquelle auf.

[0017] Dadurch, dass in einer Ausführungsvariante eine Temperaturmessung im Armbereich vorgenommen wird, wird ermöglicht, die Temperaturverhältnisse bei der Körperbearbeitung zu überwachen.

[0018] Bevorzugterweise wird weiter das Resultat dieser Temperaturmessung als IST-Wert-Ausgangssignal auf einen IST-Wert-Eingang eines Temperaturregelkreises geführt, mit der Wärmequellenanordnung als Stellglied, womit, dann selbstverständlich, an einer SOLL-Wert-Vorgabeeinheit ein Temperatur-SOLL-Wert eingegeben werden kann, und der IST-Temperaturwert auf diesen geregelt wird.

[0019] Zur weiteren Erhöhung der gezielten Energie- bzw. Wärmezufuhr wird nun weiter vorgeschlagen, dass am Arm mindestens eine Reflektoranordnung vorgesehen wird, zur Konzentrierung der Quellenstrahlung auf vorgegebene Körperbereiche.

[0020] Vorzugsweise wird dabei die Wärmequellenanordnung armachsial ausgedeht und diesbezüglich auf radialem Abstand angeordnet und es umfasst die Reflektoranordnung eine armseitig der Quellenanordnung angeordnete, achsiale Reflektorrinne, die vorzugsweise in den Arm eingearbeitet ist und eine reflektierende Oberfläche aufweist.

[0021] Unter Berücksichtigung, dass bei der Herstellung von Dosen als Hohlkörper mit Herstellungsgeschwindigkeiten von bis zu 650 Dosen/min gearbeitet wird, wird ersichtlich, dass eine Reduktion der für die Innenbeschichtung benötigten Wärmemenge zum Erzielen des angestrebten Einsatzzieles dieser Wärme, zu enormen Energieeinsparungen führt, sowohl wenn die Wärme zur Erhöhung der Mediumshaftung als auch wenn sie zum Einbrennen der aufgebrachten Mediumsschicht oder für beides eingesetzt wird. Die gerichtete Wärmeapplikation, insbesondere mit Vorsehen der erwähnten Reflektoranordnung, erleichtert in wesentlichem Umfang auch ein Konstruktionsproblem, dass nämlich alle Zuführungen sowohl für die Beschichtungsanordnung, wie auch für die vorgesehenen Wärmequellen, wie elektrische Speisungskabel,durch den Arm verlaufen müssen, und gezielte Wärmeapplikation verhindert dabei 'eine unzulässige thermische Belastung des Armes, womit die genannten Zuführungen ebenfalls unbedeutend thermisch beansprucht werden.

[0022] Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.

[0023] Es zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Anordnung einer Dosenherstellungs- und Beschichtungsstrasse, mit Wärmeapplikation bekannter Art und Weise,

Fig. 2 geschnitten,die Ausbildung einer erfindungsgemässen Anlage, zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, mit Beschichtungsanordnung und Wärmequellenanordnung am Arm,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Anordnung gemäss Fig. 2, entlang Linie III -III,

Fig. 4 eine weitere erfindungsgemässe Anordnung im Längsschnitt, mit erfindungsgemässen Wärmequellen für das Einbrennen und die Körpervorerwärmung.

[0024] In Fig. 1 ist die generelle Anordnung einer Dosenschweiss-und -nahtbeschichtungsanlage dargestellt, wie sie heute üblicherweise gebaut wird, ohne die erfindungsgemässen Merkmale. Die Dosenschweiss- und Beschichtungsanordnung 1 wird mit flachen Blechen 2 gespiesen, die an der Anlage in bekannter Art und Weise zu runden Zylinderzargen geformt werden, deren sich gegenüberliegende Längsränder anschliessend an einer Schweissstation 3 verschweisst werden. Das Formen der Zargen sowie die Schweissung sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden somit nicht detaillierter beschrieben. Ein Transportband 4 übernimmt die Hohlkörper, d.h. die Dosenkörper, die rittlings über einen Arm 6 durchbewegt werden, welch letzterer eine Beschichtungsstation, mit einer Mediumszuleitung 5 für das Beschichtungsmedium, entsprechende Düsen sowie üblicherweise eine Absaugstation 7 umfasst. Daraufhin werden die Dosenkörper 11 auf ein weiteres Förderband 9 gegeben, mit dessen Hilfe sie durch eine Einbrennstation 8 bewegt werden, wo sie von aussen mittels Brennern, Induktionsheizorganen, generell Wärmequellen 10 aufgeheizt werden. Die Temperatur wird über eine gewisse Zeit, durch dieses indirekte Beheizen der beschichteten Naht über eine vorbeschriebene Durchlaufstrecke der Körper 11, gehalten.

[0025] Dann werden die Dosen dem nächsten Förderband (nicht dargestellt) übergeben.

[0026] In den Fig. 2 und 3 sind die erfindungsgemässen Merkmale an einem Arm 6 gemäss Fig. 1 dargestellt. Der _Arm 6, üblicherweise auch als Schweissarm bezeichnet, weist hier eine Verlängerung 6a auf, in Bewegungsrichtung der Körper 11 betrachtet, stromabwärts gerichtet. Die in bekannter Art und Weise elektrostatisch unterstützte Beschichtung der Dosenkörper erfolgt über die Mediumszuleitung 5 für Pulver oder Lack, mit Hilfe ' eines Hochspannungsgenerators 12, mit dessen Hilfe ein hohes elektrostatisches Feld zwischen Dosenkörper und eigens dafür vorgesehene Elektroden 5a angelegt wird. Der Hochspannungsgenerator 12 gibt dabei eine Gleichspannung von ca. 60 kV ab. Anschliessend an die Beschichtungsanordnung sind in der Verlängerung 6a des Armes Infrarotstabstrahler 14 angeordnet. Diese werden über Kabel 13 gespiesen, die durch den gesamten Arm 6, 6a geführt sind. Dies wird insbesondere dadurch erleichtert, dass eine direkte Aufheizung des Mediumfilmes, Pulver- oder Lackfilmes 17, erfolgt, zumal mit derartigen Anlagen auch zylindrische Körper bis hinunter zu ca. 40 bis 60 mm Durchmesser beschichtet werden.

[0027] Wichtig für eine optimierte Funktion einer solchen Anordnung ist weiter das Vorsehen eines Reflektors 18, der vorzugsweise in den Arm 6, 6a integriert ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, als reflektierende Rinne darin eingearbeitet ist. Bei entsprechender geometrischer Ausbildung kann die Wärmestrahlung des Strahlers 14 auf die notwendige Breite B, z.B. zwischen ca. 5 und ca. 25 mm konzentriert werden. Da der Stabstrahler 14 bei einer Länge von beispielsweise nur ca. 800 mm bis zu 3 kW Wärmestrahlung abgibt, kann damit eine sehr hohe Wärmeleistung pro Flächeneinheit an der Innenfläche des Körpers 11 erzielt werden.

[0028] Um eine weitere Optimierung der Beschichtungsaushärtung beim Einbrennen zu erreichen, wird am oder im Arm generell im Bereich des Armes eine Temperaturmessung vorgenommen. Diese erfolgt entweder mittels Fieberoptik indirekt oder direkt mittels eines Pyrometers 20. Das Ergebnis der Temperaturmessung, ein Signal F(ϑ_IST) in Funktion der gemessenen IST-Temperatur, wird an einer Vergleichseinheit 22 mit einem entsprechenden, an einer Vorgabeeinheit 24 eingebbaren Signal F(V_SOLL) verglichen und die Speisespannung des Strahlers über die Zuleitungen 13 als geregelte Grösse mit der Differenz F(Δ/V) gestellt. Es wird weiter ein Regler 26, wie vorzugsweise ein bekannter Thyristorregler, vorgesehen, um die Infrarotstrahler 14 als Stellglieder zu stellen. Die Ausbildung von Regler, Vorgabeeinheit 24 und Vergleichseinheit 22 sind bekannt und werden nicht weiter erläutert.

[0029] Diese Anordnung ermöglicht eine exakte Temperaturregelung auf der beschichteten Naht, der Pulver- oder Lackschicht. Die Anzahl IR-Strahler 14 sowie deren Länge hängt von der Transportgeschwindigkeit der Körper 11 sowie der Aushärteeigenschaft des Beschichtungsmediums an der Schicht 17 ab.

[0030] Eine weitere Ausführungsvariante ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist bzw. sind bereits vor der Sprühanordnung mit der Zuleitung 5, ein oder mehrere IR-Strahler 19 eingebaut. Auch hier wird die Wärmestrahlung, wie bereits anhand von Fig.3 erläutert, mittels eines Reflektors 18' gezielt auf einen Streifen der Innenwandung des Dosenkörpers 11 konzentriert. Dadurch wird der Dosenkörper im Nahtbereich vorgeheizt und beim nachfolgenden Beschichtungsvorgang wird dadurch und insbesondere beim Pulverbeschichten, ein wesentlich verbesserter Abscheidungs- bzw.Anlagerungswirkungsgrad erzielt, ohne dass dabei derart viel Wärme in den Bereich der Beschichtungsanordnung geführt würde, dass deren Düsen verpappen könnten. Somit kann der Pulverausstoss pro Zeiteinheit wesentlich reduziert werden, damit auch die Belastung der Pulverrückgewinnungsanlage, wie der Rücksauganordnung 7 und deren Pumpen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Innenbeschichtung von Hohlkörpern mittels Beschichtungsmediumsauftrag und unter Ausnützung den Körpern zugeführter Wärme, dadurch gekennzeichnet, dass die Körper vor und/oder nach dem Beschichtungsmediumsauftrag direkt von innen erwärmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 für Einbrennbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass, dem Auftrag folgend, dem Körper direkt von innen die Einbrennwärme zugeführt wird.

3. Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Arm (6), über den die Körper (11) bewegt werden sowie mit einer Beschichtungsanordnung (5, 12, 7) am Arm (6), dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Beschichtungsanordnung (5, 7, 12) stromauf- und/ oder -abwärts eine Wärmequellenanordnung (14, 19) am Arm (6, 6a) angeordnet ist.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts eine Einbrenn-Wärmequellenanordnung (14) angeordnet ist, um die mittels der Beschichtungsanordnung (5, 7, 12) vorgenomme Beschichtung einzubrennen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwischen Beschichtungsanordnung und Einbrenn-Wärmequellenanordnung (14) im Bereich der Beschichtung eine durchgehende Förderbandanordnung (4) vorgesehen ist, mit mindestens einem Förderband zur Bewegung der Körper (11) zwischen den Beschichtungs-und Wärmequellenanordnungen (5, 7, 12; 14).

6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequellenanordnung (14, 19) mindestens eine IR-Strahlungsquelle umfasst.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Armbereich (6, 6a) mindestens eine Temperaturmessung, wie mittels eines Temperatursensors (20), vorgenommen wird.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Resultat der Temperaturmessung als IST-Wert-Ausgangssignal auf einen IST-Wert-Eingang eines Temperaturregelkreises geführt ist, mit der Wärmequellenanordnung (14) als Stellglied.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Reflektoranordnung (18) am Arm (6, 6a) vorgesehen ist, zur Konzentrierung der Quellenstrahlung auf vorgegebene Körperbereiche.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequellenanordnung armachsial ausgedehnt und diesbezüglich auf radialem Abstand angeordnet ist und die Reflektoranordnung (18) eine armseitig der Quellenanordnung angeordnete, achsiale Reflektorrinne umfasst, vorzugsweise in den Arm eingearbeitet.

Zeichnung